一种光伏并网逆变器PI控制方法技术

本发明专利技术提供一种逆变器的控制方法，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；选取比例系数KP和积分系数KI；根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。本发明专利技术建立一种并网逆变器电流内环控制的电气模型，以单相光伏并网发电系统为例，分析了电流内环采用PI控制时参数的选取对系统稳定性和指令电流闭环跟踪能力的影响，提出PI参数的选取方法，并进行仿真分析证明了参数选取的合理性。

PI control method for photovoltaic grid connected inverter

The invention provides a control method of the inverter, the inverter control method comprises the following steps: selecting inverter gain Kinv and Tinv time constant; transfer function calculation of Ginv inverter based on the inverter Kinv gain and the time constant of Tinv (s); selected proportion coefficient and integral coefficient KP according to KI; the proportional coefficient KP and the integral coefficient calculation of KI regulator transfer coefficient GC (s); according to the transfer function Ginv (s) and the closed loop transfer coefficient GC (s) to calculate the open-loop transfer function Gopen (s). The invention is to establish a model of electric current loop control of grid connected inverter, the single-phase grid connected PV system as an example, analyzes the current loop using PI control effect of selecting parameters on the stability of the system and the instruction current closed-loop tracking capability of the proposed methods of PI parameters, and simulation analysis proved the rationality of selecting parameters.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种逆变器的控制方法，具体涉及一种光伏并网逆变器PI控制方法。
技术介绍
随着太阳能光伏发电技术是最有发展前景的可再生能源技术之一，是当前国内外的研究热点。并网逆变器是光伏发电系统的核心部件之一，其电流快速跟踪控制的效果直接关系到光伏并网发电的电能质量。一般主要考虑其并网电流的正弦性、并网功率因数和维持母线电压稳定的能力，因此电压外环和电流内环的双环控制方式也是目前并网逆变器较常见的控制策略。由于光伏逆变器输出端连接的电网可以看成是一个扰动量，因此采用电流内环控制可提高光伏系统的抗干扰能力，保证输出电流的快速跟踪性能和整个并网系统的稳定运行。电流内环设计存在多种方法，在控制策略方面，主要有滞环控制、PI控制(比例积分控制)、无差拍控制等。其中，PI控制以及PI控制中参数的选取方法一直是研究的热点。
技术实现思路
本专利技术建立一种并网逆变器电流内环控制的电气模型，以单相光伏并网发电系统为例，分析了电流内环采用PI控制时参数的选取对系统稳定性和指令电流闭环跟踪能力的影响，提出PI参数的选取方法，并进行仿真分析证明了参数选取的合理性。本专利技术提供一种逆变器的控制方法，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；选取比例系数KP和积分系数KI；根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。优选的，所述逆变器增益Kinv的取值范围为0-300，所述时间常数Tinv的取值范围为0.0001ms-10s。优选的，所述根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)的计算公式为：优选的，所述根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算闭环传递系数GC(s)的计算公式为：GC(s)=KP(1+1KIs).]]>优选的，所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)的计算公式为：Gopen(s)＝Ginv(s)·GLC(s)·GC(S)。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术提供一种逆变器的控制方法，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；选取比例系数KP和积分系数KI；根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。本专利技术建立一种并网逆变器电流内环控制的电气模型，以单相光伏并网发电系统为例，分析了电流内环采用PI控制时参数的选取对系统稳定性和指令电流闭环跟踪能力的影响，提出PI参数的选取方法，并进行仿真分析证明了参数选取的合理性。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明图1是本专利技术实施例中提供的一种逆变器的控制方法的方法流程图；图2是本专利技术实施例中提供的单相光伏并网系统的控制系统实现框图；图3是本专利技术实施例中提供的并网逆变器的电流内环控制模型图；图4是本专利技术实施例中提供的保持KI为0.005，KP分别为0.2，2，20时的开环传递函数波特图；图5是本专利技术实施例中提供的保持KP为5，KI分别为0.0001，0.01，1时的开环传递函数波特图；图6是本专利技术实施例中提供的保持KI为0.005，KP分别为0.2，2，20时的闭环传递函数波特图；图7是本专利技术实施例中提供的保持KP为5，KI分别为0.0001，0.01，1时的闭环传递函数波特图；图8是本专利技术实施例中提供的KP＝5，KI＝0.005时的并网电压电流波形；图9是本专利技术实施例中提供的KP＝5，KI＝0.005时的并网电流频谱。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。请参看图1，所示为本专利技术实施例中提供的一种逆变器的控制方法的方法流程图。由图1可知，本专利技术提供一种逆变器的控制方法，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；选取比例系数KP和积分系数KI；根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。进一步，所述逆变器增益Kinv的取值范围为0-300，所述时间常数Tinv的取值范围为0.0001ms-10s。进一步，所述根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)的计算公式为：进一步，所述根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)的计算公式为：GC(s)=KP(1+1K1s).]]>进一步，所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)的计算公式为：Gopen(s)＝Ginv(s)·GLC(s)·GC(S)。请参考图2，所示为本专利技术实施例中提供的单相光伏并网系统的控制系统实现框图。以下以单相光伏并网系统为例，由图2可知，并网逆变器采用直流电压外环、交流电流内环控制的控制策略，并在控制环中引入了电网电压前馈，以补偿电网电压对输出电流的影响，使得电流内环控制中不再含有电网电压扰动信号的环节。其整体控制过程为：将直流侧电压实时值Udc与设定电压Udc*比较，其误差通过调节器1进行控制，控制器1的输出结果乘以与电网电压同步的正弦信号sinwt，作为逆变器输出电流指令信号Iinv*，并与逆变器输出电流实时检测值Iinv比较，比较误差经调节器2控制，其输出结果与电网电压US的前馈信号(电网电压经调节器3控制)求和，再由PW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；选取比例系数KP和积分系数KI；根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。

【技术特征摘要】
1.一种逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器的控制方法包括以下步骤：
选取逆变器增益Kinv和时间常数Tinv；
根据所述逆变器增益Kinv和所述时间常数Tinv计算并网逆变器的传递函数Ginv(s)；
选取比例系数KP和积分系数KI；
根据所述比例系数KP和所述积分系数KI计算调节器传递系数GC(s)；
根据所述传递函数Ginv(s)和所述闭环传递系数GC(s)计算开环传递函数Gopen(s)。
2.根据权利要求1所述的逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器增益Kinv的
取值范围为0-300，所述时间常数Tinv的取值范围为0.0001ms-10s。...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，曹敏，王昕，张林山，黄星，闫永梅，马红升，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53